JPH02179350A - 繊維強化金属部材の製造方法 - Google Patents
繊維強化金属部材の製造方法Info
- Publication number
- JPH02179350A JPH02179350A JP33342688A JP33342688A JPH02179350A JP H02179350 A JPH02179350 A JP H02179350A JP 33342688 A JP33342688 A JP 33342688A JP 33342688 A JP33342688 A JP 33342688A JP H02179350 A JPH02179350 A JP H02179350A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molten metal
- pressure
- pressurizing
- fiber
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ９発明の目的
（１）産業上の利用分野
本発明は、強化材として短繊維を用いた繊維強化金属部
材の製造方法に関する。
材の製造方法に関する。
（２）従来の技術
従来、この種金属部材を製造する場合は、短繊維より繊
維成形体を成形し、次いでその繊維成形体を用いて加圧
鋳造法を適用する、といった手法が採用されている。
維成形体を成形し、次いでその繊維成形体を用いて加圧
鋳造法を適用する、といった手法が採用されている。
（３）発明が解決しようとする課題
しかしながら前記手法によると、金属部材における繊維
体積率（ｖｒ）および形状が繊維成形体によって決めら
れるので、それらの自由度が乏しく、また短繊維を一方
向に配向させることができないという問題がある。
体積率（ｖｒ）および形状が繊維成形体によって決めら
れるので、それらの自由度が乏しく、また短繊維を一方
向に配向させることができないという問題がある。
本発明は前記問題を解決することのできる前記製造方法
を提供することを目的とする。
を提供することを目的とする。
Ｂ１発明の構成
（１） 課題を解決するための手段
本発明は、金型のキャビティに短繊維の集合体を設置し
た後前記キャビティにマトリックスの溶湯を注入する工
程と、前記溶湯を第１の方向から緩徐に加圧して前記集
合体に完全に含浸させる工程と、前記溶湯を前記第１の
方向および該第１の方向に対し略直交する第２の方向か
ら急速に加圧して形状成形を行う工程と、前記溶湯に対
する第１および第２の方向からの加圧力を一定に保持す
る工程とを順次行うことを特徴とする。
た後前記キャビティにマトリックスの溶湯を注入する工
程と、前記溶湯を第１の方向から緩徐に加圧して前記集
合体に完全に含浸させる工程と、前記溶湯を前記第１の
方向および該第１の方向に対し略直交する第２の方向か
ら急速に加圧して形状成形を行う工程と、前記溶湯に対
する第１および第２の方向からの加圧力を一定に保持す
る工程とを順次行うことを特徴とする。
（２）作 用
前記のように当初溶湯を緩徐に加圧するので、短繊維間
への溶湯の浸入が確実に行われ、その後金属部材の形状
成形を行うので、その段階で金属部材の繊維体積率およ
び形状が決定される。この場合、形状成形に先立って、
溶湯を集合体に完全に含浸させるので部材に割れを生じ
ることがない。
への溶湯の浸入が確実に行われ、その後金属部材の形状
成形を行うので、その段階で金属部材の繊維体積率およ
び形状が決定される。この場合、形状成形に先立って、
溶湯を集合体に完全に含浸させるので部材に割れを生じ
ることがない。
また短繊維は加圧方向に対し直角に配向する現象を呈す
るので、短繊維に互に略直交する第１および第２の方向
からの加圧力を付与することによって短繊維を一方向に
配向させた金属部材が得られる。
るので、短繊維に互に略直交する第１および第２の方向
からの加圧力を付与することによって短繊維を一方向に
配向させた金属部材が得られる。
さらに形状成形後、第１および第２の方向からの加圧力
を一定に保持することによって、気孔の発生が防止され
、同時に鍛造効果が得られ、これによりマトリックスの
金属組織の緻密化および短繊維に対する密着性の向上が
図られる。
を一定に保持することによって、気孔の発生が防止され
、同時に鍛造効果が得られ、これによりマトリックスの
金属組織の緻密化および短繊維に対する密着性の向上が
図られる。
（３）実施例
第１図は直方体状繊維強化金属部材ｌを示し、その金属
部材ｌは、マトリックスおよび短繊維よりなる複合部１
ａと、マトリックスのみからなる単体部１ｂとより構成
される。マトリックスとしてはアルミニウム合金（ＪＩ
Ｓ ＡＣ２Ｂ系合金）が用いられ、また短繊維として
は炭化ケイ素ウィスカＷが用いられている。その炭化ケ
イ素ウィスカＷは一方向、図示例では金属部材ｌの長手
方向に配向している。
部材ｌは、マトリックスおよび短繊維よりなる複合部１
ａと、マトリックスのみからなる単体部１ｂとより構成
される。マトリックスとしてはアルミニウム合金（ＪＩ
Ｓ ＡＣ２Ｂ系合金）が用いられ、また短繊維として
は炭化ケイ素ウィスカＷが用いられている。その炭化ケ
イ素ウィスカＷは一方向、図示例では金属部材ｌの長手
方向に配向している。
以下、第２〜第４図により前記金属部材ｌの製造方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
金型２としては、金型本体３に、上下方向に摺動する上
部加圧バンチ４と、その上部加圧バンチ４の下方におい
て左右方向に摺動する一対の第１゜第２側部加圧パンチ
５．．５ｔとを備えたものが用いられる。
部加圧バンチ４と、その上部加圧バンチ４の下方におい
て左右方向に摺動する一対の第１゜第２側部加圧パンチ
５．．５ｔとを備えたものが用いられる。
先ず、第２図（ａ）に示すように、金型２を約３６０′
Ｃに加熱し、第１．第２側部加圧パンチ５．。
Ｃに加熱し、第１．第２側部加圧パンチ５．。
５１により画成されたキャビテイ６底部に約７００°Ｃ
に加熱された炭化ケイ素ウィスカＷの集合体７を設置す
る。この集合体７の繊維体積率（■ｆ）は約１５％であ
り、また炭化ケイ素ウィスカＷが容易にばらけるように
バインダ等は用いられていない。
に加熱された炭化ケイ素ウィスカＷの集合体７を設置す
る。この集合体７の繊維体積率（■ｆ）は約１５％であ
り、また炭化ケイ素ウィスカＷが容易にばらけるように
バインダ等は用いられていない。
その後、キャビティ６に７６０〜７８０ ”Ｃのアルミ
ニウム合金マトリックスの溶湯８を、それの一部が上部
加圧バンチ４の摺動孔９内に存するように注入する。
ニウム合金マトリックスの溶湯８を、それの一部が上部
加圧バンチ４の摺動孔９内に存するように注入する。
第２図（ロ）、第３図線Ｃｌ１ｄｌ で示すように第１
、第２側部加圧パンチ５＋、５ｚを不動に保った状態に
て、第３図線ａ１．ｂ＋ で示すように上部加圧バンチ
４を約２０ｍ／ｓｅｃの低速度で下降させ、溶湯８を緩
徐に加圧して集合体７に完全に含浸させる。このときの
溶湯８に対する加圧力は約３００ｋｇ／ｃｊである。こ
のように溶湯８を緩徐に加圧すると、その溶湯を炭化ケ
イ素つィスカＷ間へ確実に浸入させることができる。
、第２側部加圧パンチ５＋、５ｚを不動に保った状態に
て、第３図線ａ１．ｂ＋ で示すように上部加圧バンチ
４を約２０ｍ／ｓｅｃの低速度で下降させ、溶湯８を緩
徐に加圧して集合体７に完全に含浸させる。このときの
溶湯８に対する加圧力は約３００ｋｇ／ｃｊである。こ
のように溶湯８を緩徐に加圧すると、その溶湯を炭化ケ
イ素つィスカＷ間へ確実に浸入させることができる。
第２図（Ｃ）、第３図線ａ！＋ ｂ！で示すように上
部加圧バンチ４により溶湯８を急速に加圧して、その溶
湯に対する加圧力を約７００ ｋｇ／ｃｄに上昇させる
。上部加圧パンチ４による急速加圧開始直後、第３図線
Ｃ＊ｒ ｄｌで示すように、第１．第２側部加圧バン
チ５＋、５ｔを互に接近する方向に摺動させて、溶湯８
を７００ｋｇ／ｃ−を上回る加圧力を以て急速に加圧し
、これにより形状成形を完了する。
部加圧バンチ４により溶湯８を急速に加圧して、その溶
湯に対する加圧力を約７００ ｋｇ／ｃｄに上昇させる
。上部加圧パンチ４による急速加圧開始直後、第３図線
Ｃ＊ｒ ｄｌで示すように、第１．第２側部加圧バン
チ５＋、５ｔを互に接近する方向に摺動させて、溶湯８
を７００ｋｇ／ｃ−を上回る加圧力を以て急速に加圧し
、これにより形状成形を完了する。
この形状成形過程にて、炭化ケイ素ウィスカＷは、第４
図に示すように当初上部加圧パンチ４の加圧力Ｐ１を受
けて加圧方向に対し直角に、且つ二次元平面内でランダ
ムに配向する０次いで第１゜第２側部加圧パンチ５１，
５！の加圧力Ｐ８を受けて炭化ケイ素ウィスカＷのうち
、加圧方向に対し直角のものはそのままの状態に維持さ
れ、一方、加圧方向に対し直角でないものは直角となる
ように配向し、これにより炭化ケイ素ウィスカＷが一方
向に配向する。
図に示すように当初上部加圧パンチ４の加圧力Ｐ１を受
けて加圧方向に対し直角に、且つ二次元平面内でランダ
ムに配向する０次いで第１゜第２側部加圧パンチ５１，
５！の加圧力Ｐ８を受けて炭化ケイ素ウィスカＷのうち
、加圧方向に対し直角のものはそのままの状態に維持さ
れ、一方、加圧方向に対し直角でないものは直角となる
ように配向し、これにより炭化ケイ素ウィスカＷが一方
向に配向する。
また、この形状成形過程にて金属部材１の繊維体積率が
決定されて、それは約２０％となる。この場合、形状成
形に先立って、溶湯８を集合体７に完全に含浸させるの
で、金属部材１に割れを生じることがない。
決定されて、それは約２０％となる。この場合、形状成
形に先立って、溶湯８を集合体７に完全に含浸させるの
で、金属部材１に割れを生じることがない。
第３図線ａ３＊ｂ３および線Ｃ３＋ｄ３で示すように、
溶湯８に対する上部加圧パンチ４および第１．第２側部
加圧バンチ５＋、５ｇの加圧力を高圧下一定に保持して
、気孔の発生を防止し、同時に鍛造効果を得る。これに
よりマトリックスの金属組織の緻密化および炭化ケイ素
ウィスカＷに対する密着性の向上が図られ、また凝固完
了前後に過飽和水素を含む液相または固相からの水素の
析出により生成する直径５〜２０μｍの２次的気孔の発
生が抑制される。
溶湯８に対する上部加圧パンチ４および第１．第２側部
加圧バンチ５＋、５ｇの加圧力を高圧下一定に保持して
、気孔の発生を防止し、同時に鍛造効果を得る。これに
よりマトリックスの金属組織の緻密化および炭化ケイ素
ウィスカＷに対する密着性の向上が図られ、また凝固完
了前後に過飽和水素を含む液相または固相からの水素の
析出により生成する直径５〜２０μｍの２次的気孔の発
生が抑制される。
なお、第３図線ａ４で示すように、溶湯７の変形能を促
進するために背圧負荷として上部加圧パンチ４を、定圧
保持に先立って減圧するように制御してもよい、第３図
線ｂａ、ｄｎは前記線ａ４に対応する。
進するために背圧負荷として上部加圧パンチ４を、定圧
保持に先立って減圧するように制御してもよい、第３図
線ｂａ、ｄｎは前記線ａ４に対応する。
本発明は、内燃機関用コンロッド、ピストン、ピストン
ピン等の構造部材、履帯等各種部材の製造に適用され、
また前記実施例の部分強化に限らず、全体強化をも行う
ことができることは勿論である。さらに、短繊維の配向
方向制御に当り、溶湯を斜め方向から加圧することもあ
る。
ピン等の構造部材、履帯等各種部材の製造に適用され、
また前記実施例の部分強化に限らず、全体強化をも行う
ことができることは勿論である。さらに、短繊維の配向
方向制御に当り、溶湯を斜め方向から加圧することもあ
る。
Ｃ１発明の効果
本発明によれば、繊維強化金属部材における繊維体積率
および形状の自由度を増すことができ、また短繊維を一
方向に配向させた高品質な繊維強化金属部材を得ること
ができる。
および形状の自由度を増すことができ、また短繊維を一
方向に配向させた高品質な繊維強化金属部材を得ること
ができる。
第１図は繊維強化金属部材の斜視図、第２図は製造工程
説明図、第３図は製造工程における上部加圧パンチ、第
１．第２側部加圧パンチの動作過程を示すグラフ、第４
図は繊維の配向状態を示す説明図である。
説明図、第３図は製造工程における上部加圧パンチ、第
１．第２側部加圧パンチの動作過程を示すグラフ、第４
図は繊維の配向状態を示す説明図である。
Claims (1)
- 金型のキャビティに短繊維の集合体を設置した後前記キ
ャビティにマトリックスの溶湯を注入する工程と、前記
溶湯を第１の方向から緩徐に加圧して前記集合体に完全
に含浸させる工程と、前記溶湯を前記第１の方向および
該第１の方向に対し略直交する第２の方向から急速に加
圧して形状成形を行う工程と、前記溶湯に対する第１お
よび第２の方向からの加圧力を一定に保持する工程とを
順次行うことを特徴とする繊維強化金属部材の製造方法
。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33342688A JPH02179350A (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 繊維強化金属部材の製造方法 |
| US07/429,839 US5198167A (en) | 1988-10-31 | 1989-10-31 | Process for producing fiber molding for fiber-reinforced composite materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33342688A JPH02179350A (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 繊維強化金属部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02179350A true JPH02179350A (ja) | 1990-07-12 |
Family
ID=18265979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33342688A Pending JPH02179350A (ja) | 1988-10-31 | 1988-12-29 | 繊維強化金属部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02179350A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5335712A (en) * | 1989-02-15 | 1994-08-09 | Technical Ceramics Laboratories, Inc. | Shaped bodies containing short inorganic fibers or whiskers and methods of forming such bodies |
-
1988
- 1988-12-29 JP JP33342688A patent/JPH02179350A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5335712A (en) * | 1989-02-15 | 1994-08-09 | Technical Ceramics Laboratories, Inc. | Shaped bodies containing short inorganic fibers or whiskers and methods of forming such bodies |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE68920267T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von einem durch Keramik verstärkten Verbundmaterial. | |
| KR920003685B1 (ko) | 금속제품의 압착성형방법 | |
| DE68920263T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von einem durch Keramik verstärkten Verbundkörperelement für Kraftfahrzeuge. | |
| US5198167A (en) | Process for producing fiber molding for fiber-reinforced composite materials | |
| JPS59100236A (ja) | 繊維強化複合部材の製造方法 | |
| JPH0143821B2 (ja) | ||
| JPH02179350A (ja) | 繊維強化金属部材の製造方法 | |
| US4071372A (en) | Silicon nitride NGV's and turbine blades | |
| JPH0344432A (ja) | 繊維強化金属複合材料の製造方法 | |
| JPH0429724B2 (ja) | ||
| JPS627825A (ja) | 金属基複合材料のプリフオ−ム製造方法 | |
| JPS61127836A (ja) | チタン酸カリウム繊維強化金属材料の製造方法 | |
| JPS60131948A (ja) | 繊維強化金属複合材料 | |
| JPS62238039A (ja) | 繊維強化複合部材の製造方法 | |
| JP4291705B2 (ja) | 金属複合材の成形方法 | |
| JP2747696B2 (ja) | 複合材用プリフォームの製造方法 | |
| JPS5848327Y2 (ja) | セラミックス−金属複合体の構造 | |
| JPH02125825A (ja) | 複合材料製造用短繊維成形体およびその製造方法 | |
| JPS59220273A (ja) | 繊維複合鋳造部材の製造方法 | |
| JPS60210350A (ja) | 繊維強化複合材の製造方法 | |
| KR20220026867A (ko) | 소결재를 사용한 고압 주조방법 및 고압 주조품 | |
| JPH01273664A (ja) | 繊維強化金属部材の製造方法 | |
| JPH0533293B2 (ja) | ||
| JPS61132263A (ja) | 複合部材の製造方法 | |
| JP2791779B2 (ja) | 繊維複合金属部材の製造方法 |